80 GHz: Hochfrequent zu mehr Prozesssicherheit

Es gibt sie in allen Größen, Bauformen und Techniken. Für unterschiedlichste Anwendungsbereiche werden verschiedenste Sensoren verwendet. Und ja: sie sind eine Wissenschaft für sich. Moderne Sensoren können mittels Radars den Füllstand eines Behälters fast exakt bestimmen, und sind deshalb in Zeiten von Industrie 4.0 nicht wegzudenken:

Während vor einigen Jahren noch Messanzeiger und Sichtfenster von Personen kontrolliert werden mussten, die dafür extra in die Produktionsstätten liefen, ist die Industrie auch hier im Wandel. 4.0 sozusagen. Die Automatisierung erreicht nach und nach alle Bereiche. Der Füllstand von Silos beispielweise wird in hochmodernen Schaltwarten visualisiert, und meist vollautomatisch verarbeitet. Eine Technik, mit der die Füllstandsmessung fast exakt funktioniert, ist die Messung mittels Radar.

Punktgewinn fürs Radar

Das sogenannte Füllstandsradar funktioniert berührungslos und ist dadurch bestens geeignet, um Füllstände beispielsweise in Prozess-, Lagertanks und Silos für die Lebensmittel- oder Pharmaindustrie zu messen. Für das kontaktlose Messverfahren spricht zum Beispiel auch eine einfachere Reinigung der Tanks.

Messlanzen erschweren oft eine effiziente Reinging, während die neuste Radartechnik – ohne diese Lanzen – bündig zum Tank eingebaut wird. Aufgrund ihrer Materialbeschaffenheit und des bündigen Einbaus, können die Behälter einfacher gereinigt werden. Zudem sind die Radarsensoren auch gegen Laugen und Reinigungsmittel immun.

80 GHz für exakte Ergebnisse

Zur möglichst genauen Messung wird das frequenzmodulierte Dauerstrichradarverfahren verwendet. Die neuste Generation dieser Sensorik nutzt eine Frequenz von 80 GHz. Durch die Erhöhung der Trägerfrequenz können die Antennen kleiner und dadurch effektiver konstruiert werden. Die höhere Frequenz sorgt zudem für einen kleineren Öffnungswinkel. Das verhindert unerwünschte Reflexionen, beispielsweise durch die Behälterwand oder durch Anschlüsse des Tanks.

Unempfindlich gegen Störungen

Der Radarsensor sendet Mikrowellensignale mit einer Frequenz von 80 Gigahertz von oben auf das Füllgut eines Tanks oder Silos. Das Füllgut reflektiert diese Signale und der Sensor erkennt, anhand der Echosignale, die Entfernung zur der oberen Füllkante.

Bei bekannter Behältergröße erfolgt dadurch eine fast exakte Bestimmung der Befüllung. Die Messtoleranz liegt bei den 80 GHz-Sensoren bei plus minus zwei Millimeter. Tankgrößen bis ca. 35 Meter sind dabei kein Problem. Bei größeren Tanks müssen allerdings andere Sensoren eingesetzt werden, deren Toleranzbereich dann unwesentlich größer ist.

Entgegen aller Widrigkeiten

Wesentlicher Vorteil der Messung mittels Radars ist es, dass die Messergebnisse größtenteils unempfindlich gegen äußere Einflüsse sind. Schüttgüter aller Arten können ebenso gemessen werden wie Flüssigkeiten. Bei den Flüssigkeiten verfälscht auch eine sich bildende Schaumschicht nicht das Messergebnis.

Und bei der Befüllung eines Behälters mit Pulver, das – wie in einem Mehl-Silo – Staub produziert, werden auch diese störenden Einflüsse weggefiltert. Allein diese Unempfindlichkeit gegen alle Widrigkeiten macht die Radarmessung also zum echten Allround-Talent in der Schüttgutmessung.